电气前沿-电机故障诊断技术.ppt

电机故障诊断技术 目 录 现状与发展趋势 传感器 数据采集和预处理 数据处理 诊断软件与专家系统 第一节 现状与发展趋势 第二节 传感器 传感器分类： 根据被测物理量分类，如位移传感器、温度传感器、压力传感器、加速度传感器等； 按工作原理分类，如应变式、压电式、涡流式、电阻式等； 按能量传递方式分类，分为有源传感器和无源传感器。 电机故障诊断对传感器的要求： 应具有较好的响应特性； 从被测对象抽走的能量要小； 加在被测对象上的负载要尽可能小； 必须有较高的稳定性和较长使用寿命； 信号传递、记录和处理要方便； 具有较好的抗干扰能力。 第三节 数据采集和预处理 第四节 数据处理 第五节 诊断软件与专家系统 * * 电气信息工程学院 魏云冰 电机故障诊断技术，是近年来兴起的一门包含很多新科技内容的综合技术。它根据电机运行过程中产生的各种信息，判断电机运行是正常还是发生了异常，识别电机是否发生了故障。它能实现电机在带负荷运行时，或不拆卸情况下，通过对其状态参数的检测和分析，判定是否存在故障及故障的位置和原因，并对电机未来状态进行预测。 随着现代科学技术的进步、生产系统的发展和设备制造水平的提高，生产系统所采用的电机数量不断增加，单机容量不断提高。电机的正常工作对保障生产制造过程的安全、高效、敏捷、优质和低耗运行意义非常重大。 电机故障不仅会损坏电机本身，且会影响整个系统的正常工作，甚至危及人身安全，造成巨大的经济损失。通过对电机常见故障的诊断和分析，可以及早发现故障和预防故障的进一步恶化，减少突发事故造成的停产损失，防止对人员和设备安全的威胁，并为实现状态检修创造条件。 在电机故障初期便能捕捉到故障信息，为实现合理的状态检修创造条件，这是电机最为理想的诊断和保护措施。但早期故障微弱信息的获取和智能诊断系统的准确性，特别是在信号处理技术和特征提取环节上还存在很多困难，使得该方法还未能取得理想效果并进入实用化阶段。 国外对电机故障诊断技术的研究始于20世纪60年代。尽管各个国家都很重视，但是直到70～80年代，随着传感器、计算机、光纤等高新技术的发展与应用，电机在线诊断技术才真正得到迅速发展。加拿大、日本及前苏联陆续研制了变压器、发电机的局部放电、泄漏电流等在线监视系统，有些已经发展成正式产品。 我国对电机故障诊断技术的重要性也早有认识，20世纪60年代就提出过不少带电试验的方法，但由于操作复杂，测量结果分散性大而未得到推广。直到80年代开始出现电机故障在线诊断技术的研究，近10多年来得到迅猛的发展。 除解析模型法外，基于信号处理和专家知识的电机故障诊断技术占很大成分，有相关函数高阶统计量、倒谱分析等，但这些方法局限于稳态运行时的电机故障诊断。目前，对于起动、加速等动态运行条件下实时诊断日益引起重视。如小波变换技术，由于具有良好的时频局部化特性，能准确抓住瞬变信号的特征，因此在动态信号分析上有明显的优势。 传感器，也称换能器或变换器，是将被测的某一物理量(或信号)，按一定规律转换为与其对应的另一种(或同种)物理量(或信号)并输出的装置。传感器是实现自动检测和自动控制的首要环节，信息的采集与转换主要依靠传感器来完成。 传感器通常由两个基本部分组成： (1)敏感元件 将被测非电量预先变换成另一种非电量的器件，也称预变换器。传感器中的各类弹性元件就是敏感元件。 (2)转换元件 将感受到的非电量直接转换为电学量的器件。如应变电阻、压电晶体、热电偶等。 数据采集系统通常包括： 多路转换开关； 采样保持电路； A/D变换器。 数据采集系统结构： 多路分时采集系统； 多路同步采集系统； 低电平数据采集系统。 多路转换开关，常被用来轮流切换各被测信号，使被测信号输入通道，可以共用采样保持器或A/D转换器，使系统结构简化，使用元件数减少，是目前数据采集系统中不可缺少的基本单元。 采样保持电路，是在某个规定的时间内接收输入电压，并在输出端保持该电压，直至下次采样开始时为止，采样保持电路一般用电容保持，其增益一般为1，且是同相。主要有以下指标： 采样精度； 保持精度； 采样速度。 A/D转换器将模拟量转换为数字量，是数据采集系统的重要环节。采集的信号转换成数字量后，便于进行处理和分析。精度和速度是A/D转换器最重要的性能指标。 信号变换电路是对信号进行预处理，具体包括：阻抗变换、信号的放大或衰减、滤波、线性化处理、数值运算、电气隔离等。如传感器输出信号十分微弱时，必须采用前置放大器，提高对信号的分辨率；当信号含有